JPS595065B2 - Brazed joints for beryllium-based components - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ベリリウムから主として成る第１の部品およ
びこのろう付け継手の形成時に使用される温度下でベリ
リウムと反応して脆い金属間化合物を生成し得る異種金
属（たとえば銅）から主として成る第２の部品の間にお
けるろう付け継手に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for dissimilar metals (e.g. The invention relates to a braze joint between a second component consisting primarily of copper (copper).

更に詳しく言えば本発明は、継手の耐衝撃荷重性をそこ
なうことのある脆い金属間化合物を少ししか含まない上
記のごとき継手に関する。ところで、通常の銅含有ろう
合金たとえば銀一銅合金や銀一銅−インジウム合金の使
用により、銅、ニツケルまたは鉄から成る部品にベリリ
ウムから成る部品をろう付けしようとする努力はこれま
でにもなされていた。More particularly, the present invention relates to such a joint which contains only a small amount of brittle intermetallic compounds which may impair the impact load resistance of the joint. By the way, no efforts have been made to braze parts made of beryllium to parts made of copper, nickel, or iron by using conventional copper-containing brazing alloys, such as silver-copper alloys or silver-copper-indium alloys. was.

しかるに、こうして得られた継手は甚だしく脆かつた。
なぜなら、ろう合金中の銅とベリリウムとの反応によつ
て生成する銅−ベリリウム金属間化合物が極めて脆い物
質だからである。また、アルミニウムを基材とするろう
合金の使用によつてベリリウムをそれ自体およびその他
の金属に接合することも提唱された。However, the joint thus obtained was extremely brittle.
This is because the copper-beryllium intermetallic compound produced by the reaction between copper and beryllium in the brazing alloy is an extremely brittle substance. It has also been proposed to bond beryllium to itself and to other metals through the use of aluminum-based braze alloys.

しかしながら、アルミニウムと銅との反応によつて生成
する脆い金属間化合物が継手に害を及ぼすことを考える
と、かかるろう合金は本発明の対象を成すベリリウム銅
間の継手に対しては不満足である。同様に、アルミニウ
ムとニツケルまたは鉄との反応によつて生成する脆い金
属間化合物が継手に害を及ぼすことを考えると、アルミ
ニウムを基材とするろう合金はやはり本発明の対象を成
すベリリウムーニツケル間およびベリリウム一鉄間の継
手に対しても不満足である。その上、アルミニウムを基
材とするろう合金はかなり低い融点を有するため、本発
明の継手が暴露されるような高温環境において使用する
ことはできない。純銀もまたベリリウム用のろう材とし
て提唱された。However, such braze alloys are unsatisfactory for the beryllium-copper joints that form the subject of this invention, given that the brittle intermetallic compounds formed by the reaction between aluminum and copper are harmful to the joints. . Similarly, given that the brittle intermetallic compounds formed by the reaction of aluminum with nickel or iron are harmful to joints, aluminum-based braze alloys are also suitable for beryllium-nickel, which is the subject of this invention. It is also unsatisfactory for joints between steel and beryllium iron. Additionally, aluminum-based braze alloys have fairly low melting points and cannot be used in high temperature environments such as those to which the joints of the present invention are exposed. Pure silver was also proposed as a brazing material for beryllium.

しかるにかかるろう材は、融点が非常に高いため、所要
のろう付け温度下では銀とベリリウムとが反応してベリ
リウム一銀共晶を生成し、その結果として継手からの銀
の損失および部品の変形が起るという欠点を有する。ま
た、このような高い温度下における銀とベリリウムとの
反応の結果として脆い銀−ベリリウム相が過度に生成し
、そのため継手の耐衝撃性がそこなわれることもあるＯ
更にまた、ベリリウムのろう付けのために銀リチウム合
金を使用することも提唱された〇しかし、ある種の用途
たとえば真空ろう付け用途においては、蒸気圧の高いリ
チウムは適当な成分とは言えない。However, such brazing materials have very high melting points, such that at the required brazing temperatures, the silver and beryllium react to form a beryllium-silver eutectic, resulting in loss of silver from the joint and deformation of the part. It has the disadvantage that it occurs. Additionally, the reaction between silver and beryllium at such high temperatures can result in excessive formation of a brittle silver-beryllium phase, which can compromise the impact resistance of the joint.
Furthermore, the use of silver-lithium alloys for beryllium brazing has also been proposed. However, in certain applications, such as vacuum brazing applications, lithium's high vapor pressure makes it a less suitable component.

もし低い周囲圧力と高いろう付け温度とを併用すれば、
過大な量のリチウムが失なわれることもあるからである
。ベリリウム用として提唱された更に別のろう合金は銀
−アルミニウムである。If low ambient pressure and high brazing temperatures are used together,
This is because an excessive amount of lithium may be lost. Yet another braze alloy that has been proposed for use with beryllium is silver-aluminum.

このろう合金はベリリウム表面上を流れたり濡らしたり
することに対して過大な抵抗性を有するようで、そのた
めベリリウム表面に対する結合は弱い。それ故、ベリリ
ウムを基材とする部品および銅を基材とする部品の間に
あつて、（１）継手の耐衝撃荷重性をそこなうことのあ
る脆い金属間化合物やその他の脆い相を少ししか含まず
、しかも（２）ベリリウムを基材とする部品を効果的に
濡らし、６７５℃以上の融点範囲を有し、かつ真空ろう
付け用として使つても過度の蒸発が起らないようなろう
材を使用したろう付け継手を提供することが本発明の目
的である。This braze alloy appears to be too resistant to flowing or wetting on the beryllium surface, so the bond to the beryllium surface is weak. Therefore, between beryllium-based components and copper-based components, it is important to (1) minimize the presence of brittle intermetallic compounds and other brittle phases that can impair the impact load resistance of the joint; (2) A brazing material that effectively wets beryllium-based parts, has a melting point range of 675°C or higher, and does not cause excessive evaporation when used for vacuum brazing. It is an object of the present invention to provide a brazed joint using a brazed joint.

ノ また、ベリリウムを基材とする部品およびこのろう付け
継手の形成時に使用される温度下でベリリウムと反応し
て脆い金属間化合物を生成し得る銅以外の金属から成る
部品の間にあつて、前節中の（１）および（２）に記載
されたような性質を有するろう付け継手を提供すること
も本発明の目的である。Also, between beryllium-based components and components made of metals other than copper that can react with beryllium to form brittle intermetallic compounds at the temperatures used in forming the brazed joint, It is also an object of the present invention to provide a brazed joint having the properties as described in (1) and (2) in the previous section.

本発明の一実施例に従えば、ベリリウムから主として成
る第１の部品および銅から主として成る第２の部品の間
において、第１の部品と接触しかつそれにろう付けされ
たろう材から成る第１の層を含むろう付け継手が得られ
る。かかる第１の層は、ろう付けの直前においてはスズ
、ケイ素およびインジウムの中から選ばれた少量成分を
含有する銀から本質的に成るろう合金によつて構成され
る。銀一スズ合金の場合、スズは合金の重量を基礎とし
て４〜１５（重量）０１）の範囲内の割合で存在する。
銀−ケイ素合金の場合、ケイ素は合金の重量を基礎とし
て１〜５（重量）％の範囲内の割合で存在する。また銀
一インジウム合金の場合、インジウムは合金の重量を基
礎として６〜２５（重量）％の範囲内の割合で存在する
。かかる第１の層と接触しかつそれにろう付けされた状
態で、ろう付け直前においては銀から本質的に成る第２
の層が存在している。According to one embodiment of the invention, between a first component consisting essentially of beryllium and a second component consisting primarily of copper, a first component consisting of a brazing material is in contact with and brazed to the first component. A brazed joint containing layers is obtained. Immediately before brazing, such a first layer is constituted by a solder alloy consisting essentially of silver with minor components selected from among tin, silicon and indium. In the case of silver-tin alloys, tin is present in proportions ranging from 4 to 15 (by weight) 01) based on the weight of the alloy.
In silver-silicon alloys, silicon is present in proportions ranging from 1 to 5% (by weight) based on the weight of the alloy. In the case of silver-indium alloys, indium is present in a proportion ranging from 6 to 25% (by weight) based on the weight of the alloy. In contact with and brazed to such first layer, immediately prior to brazing, a second layer consisting essentially of silver is added.
There are layers of

銅を基材とする第２の部品と第２の層との間にはもう１
つのろう付け接合部が存在するが、これは第１の層を構
成するろう合金の固相線温度より低い液相線温度を有す
るろう合金を用いて６００℃を越える温度下で形成され
る。本発明が一層良く理解されるようにするため以後は
添付の図面を参照しながら説明を行うこととする。There is another layer between the second copper-based component and the second layer.
There are two braze joints, which are formed at temperatures above 600° C. using a braze alloy that has a liquidus temperature lower than the solidus temperature of the braze alloy that makes up the first layer. In order that the present invention may be better understood, the following description will refer to the accompanying drawings.

先ず第２図を見ると、ベリリウムを基材とする金属から
成る第１の部品１０およびろう付け継手によつて第１の
部品と結合させることが所望される第２の部品１２が示
されている。Turning first to FIG. 2, there is shown a first part 10 of beryllium-based metal and a second part 12 which is desired to be joined to the first part by a brazed joint. There is.

第２の部品１２は、ろう付け継手の形成時に使用される
温度下でベリリウムと反応して脆い金属間化合物を生成
し得る金属から主として成つている。第２の部品を構成
する主要金属は銅、ニツケルまたは鉄である。本発明の
好適な実施例に従えば銅が使用される。そのため本発明
の説明に当つては、便宜上、第２の部品１２が銅または
銅を基材とする金属から成るものとして記載される場合
がある。本発明のある特定の実施例に従えば、部品１０
は真空式回路断続器の一方の接点であり、また部品１２
はその接点が取付けられる導電性支柱である。The second component 12 consists primarily of a metal that can react with beryllium to form brittle intermetallic compounds under the temperatures used in forming the braze joint. The main metals that make up the second part are copper, nickel or iron. According to a preferred embodiment of the invention copper is used. Therefore, in describing the present invention, for convenience, the second component 12 may be described as being made of copper or a copper-based metal. According to certain embodiments of the invention, part 10
is one contact of the vacuum circuit interrupter, and component 12
is the conductive post to which the contact is attached.

かかる用途の場合におけるろう付け継手は、接点１０を
対応する接点と接触させることによつて断続器を閉じた
際に生じるような大きい衝撃荷重に耐えることができな
ければならないなお、対応する接点は本明細書の図面に
は示されていないが、たとえば本発明の場合と同じ譲受
人に譲渡されたホーン（ＨＯｒｎ）等の米国特許第３６
６３７７５号明細書中には図示されている。上記のろう
付け継手はまた、過大な電気抵抗を生じることなしに部
品１０および１２の間で大きな電流を伝達することがで
きなければならず、真空式回路断続器の通例のベークア
ウトに耐えることができなければならず、しかも断続器
の動作中に気体や蒸気を過度に放出してはならない。本
発明の好適な実施例に従えば、ベリリウムを基材とする
部品１０は円板であつて、その一面には中央に位置する
凹み１４が設けられている。Brazed joints in the case of such applications must be able to withstand large shock loads, such as those produced when closing a circuit breaker, by bringing the contact 10 into contact with the corresponding contact. Although not shown in the drawings herein, for example U.S. Pat. No. 36, HOrn et al.
63775. The braze joint described above must also be capable of transmitting large currents between components 10 and 12 without creating excessive electrical resistance, and must be able to withstand the customary bakeouts of vacuum-powered circuit interrupters. must be able to do so, and must not release excessive gas or vapor during operation of the interrupter. According to a preferred embodiment of the invention, the beryllium-based component 10 is a disk having a centrally located depression 14 on one side thereof.

接合作業の第１工程としては、銀から本質的に成る薄い
円板１６および銀を基材とする後述のごとき特殊なろう
合金から成る薄いろう円板１８が用意される。部品１６
および１８はいずれも凹み１４の中に配置されるが、そ
の際にはベリリウムを基材とする部品１０と銀円板１６
との間にろう円板１８がはさまれるようにする。次いで
、ろう付け操作好ましくは真空環境中で行われる炉内ろ
う付け操作によつて部品１０，１６および１８を接合す
れば、独立したサブアセンブリが形成される。As a first step in the joining operation, a thin disc 16 consisting essentially of silver and a thin solder disc 18 consisting of a special solder alloy based on silver as described below are provided. Part 16
and 18 are both placed in the recess 14, with the beryllium-based component 10 and the silver disc 16
The wax disk 18 is sandwiched between the two. Parts 10, 16 and 18 are then joined by a brazing operation, preferably a furnace brazing operation conducted in a vacuum environment, to form independent subassemblies.

その後、かかるサブアセンブリは後述のごとくにして銅
を基材とする部品１２（第２図）に接合される。炉内ろ
う付け操作を行うためには、第１図に示されるように組
立てられた部品１０，１６および１８を真空炉内に入れ
、それから炉の温度を約８５０℃まで土げればよい〇そ
の結果、ろう円板１８を構成した銀を基材とするろう材
は融解して流れ、そしてベリリウムを基材とする部品１
０の凹み１４中の上面および銀円板１６の下面と良く接
触しかつそれらを濡らす。部品１０の凹み１４は、部品
１６および１８の位置を正確に定めるのに役立つと同時
に、融解したろう材をその中に閉じ込め、それにより融
解したろう材が継手から顕著に失われるのを防止するた
めにも役立つ。上記の融解が起つた後、炉の温度を下げ
てろう材を凝固させれば、ベリリウムを基材とする部品
１０とろう材との間に第１の強固な結合が生じ、かつ銀
円板１６とろう材との間に第２の強固な結合が生じる。
上記のろう円板１８を構成するろう材は、スズ、ケイ素
、インジウム、および２種以上のかかる元素の組合せか
ら成る群より選ばれた少量成分を含有する銀から本質的
に成る合金である。The subassembly is then joined to copper-based component 12 (FIG. 2) as described below. To carry out the furnace brazing operation, the assembled parts 10, 16 and 18 as shown in FIG. As a result, the silver-based brazing material forming the solder disk 18 melts and flows, and the beryllium-based component 1
0 and the lower surface of the silver disk 16 and wet them. Recesses 14 in component 10 serve to accurately position components 16 and 18 while trapping molten braze therein, thereby preventing significant loss of molten braze from the joint. It is also useful for After the above melting has occurred, the temperature of the furnace is lowered to solidify the brazing material, thereby creating a first strong bond between the beryllium-based component 10 and the brazing material, and forming a first strong bond between the beryllium-based component 10 and the brazing material. A second strong bond is created between 16 and the brazing material.
The brazing material constituting the solder disk 18 is an alloy consisting essentially of silver with a minor component selected from the group consisting of tin, silicon, indium, and combinations of two or more such elements.

銀一スズ”合金の場合、スズは合金の重量を基礎として
４〜１５（重量）％の範囲内の割合で存在するが、好適
な割合は約１１（重量）％である。銀−ケイ素合金の場
合、ケイ素は合金の重量を基礎として１〜５（重量）％
の範囲内の割合で存在するが、好適な割合は約３（重量
）％である。銀−インジウム合金の場合、インジウムは
合金の重量を基礎としてＣ〜２５（重量）０／）の範囲
内の割合で存在するが、好適な割合は約１５（重量）％
である。また上記の組合せを少量成分とする銀合金の場
合、かかる組合せは合金の固相線温度が６７５〜９００
℃となるような割合で存在する。最後の部類に属する合
金の実例としては、８３．５（重量）％のＡｇｌｌ２（
重量）０１）のＳｎ、および４．５（重量）％のＳｉか
ら成るものが挙げられる。なお、本節において言及され
た組成はろう付け操作に先立つ時点におけるものとして
理解すべきである。In the case of "silver-tin" alloys, tin is present in a proportion ranging from 4 to 15% (by weight) based on the weight of the alloy, with a preferred proportion of about 11% (by weight).Silver-Silicon Alloys , silicon is 1 to 5% (by weight) based on the weight of the alloy.
The preferred proportion is about 3% (by weight). In the case of silver-indium alloys, indium is present in a proportion within the range C~25(wt) 0/), based on the weight of the alloy, with a preferred proportion of about 15% (wt)
It is. In addition, in the case of a silver alloy containing the above combination as a minor component, such a combination has a solidus temperature of 675 to 900.
It exists in a proportion such that ℃. An example of an alloy in the last category is 83.5% (by weight) Agll2 (
01) of Sn and 4.5% (by weight) of Si. It should be noted that the compositions referred to in this section are to be understood as being at a point prior to the brazing operation.

部品１０，１６および１８のサブアセンブリが上記のご
とくにして形成された後、それは通常のろう付け操作に
よつて銅を基材とする部品１２に接合される。After the subassembly of parts 10, 16 and 18 is formed as described above, it is joined to copper-based part 12 by a conventional brazing operation.

その際には、約６００℃より高くかつろう円板１８用と
して使用された銀を基材とする合金の固相線温度よりも
低い融点範囲を有するろう合金が使用される。かかる第
２のろう付け操作もまた、好ましくは真空炉内で行われ
る。更に詳しく言えば、銀一銅−インジウムろう合金（
たとえば６１．５Ａｇ−２４Ｃｕ−１４．５１ｎ）のご
とき従来のろう材から成る円板２０が部品１０の頂上に
配置され、部品１０，１６および１８から成るサブアセ
ンブリが円板２０土に載せられ、次いでこうして得られ
たアセンブリが真空炉内に入れられる。温度を約７３０
℃まで上げれば、円板２０が融解し、そして融解したろ
う材が部品１６および１２の隣接領域内へある程度拡散
する。その後、温度を下げてろう材を凝固させれば、部
品１６および１２の間に良好なろう付け継手が形成され
る。上記において言及された特定の銀一銅インジウムろ
う合金は６２５℃の固相線温度および７０５℃の液相線
温度を有している。また、銅を基材とする部品１２に銀
円板１６を接合するためには、銀一銅−スズろう合金（
たとえば６０Ａｇ−３０Ｃｕ−１０Ｓｎ）のごとき従来
のろう材を使用することもできる。このろう材は６００
℃の固相線温度および７２０℃の液相線温度を有してい
る。第２のろう付け操作に際して使用されるろう材は約
６００℃より高い固相線温度を有するから、第２のろう
付け操作は約６００℃より高い温度下で行われるのが普
通である。なお、第１の継手において再融解が起るのを
避けるため、第２のろう付け操作のために使用される温
度はろう円板１８用として使用された銀を基材とする合
金の固相線温度よりも低くなつている。第２のろう付け
継手の円板２０用として使用されるろう材は、不可欠で
はないにせよ、第１のろう材１８の固相線温度よりも低
い液相線温度を有することが極めて望ましい。In this case, a solder alloy is used which has a melting point range above approximately 600° C. and below the solidus temperature of the silver-based alloy used for the solder disk 18. Such a second brazing operation is also preferably carried out in a vacuum furnace. More specifically, silver-copper-indium brazing alloy (
A disk 20 of conventional brazing material, such as 61.5Ag-24Cu-14.51n), is placed on top of component 10, a subassembly consisting of components 10, 16, and 18 is placed on disk 20, The assembly thus obtained is then placed in a vacuum furnace. Temperature about 730
℃, the disk 20 melts and some of the molten braze material diffuses into the adjacent areas of parts 16 and 12. The temperature is then lowered to solidify the brazing material, forming a good brazed joint between parts 16 and 12. The particular silver-copper-indium braze alloy mentioned above has a solidus temperature of 625°C and a liquidus temperature of 705°C. In addition, in order to join the silver disk 16 to the copper-based component 12, a silver-copper-tin brazing alloy (
Conventional brazing materials such as 60Ag-30Cu-10Sn) can also be used. This brazing material is 600
It has a solidus temperature of 720°C and a liquidus temperature of 720°C. Since the brazing material used during the second brazing operation has a solidus temperature greater than about 600°C, the second brazing operation is typically conducted at a temperature greater than about 600°C. It should be noted that in order to avoid remelting in the first joint, the temperature used for the second brazing operation is lower than the solid state of the silver-based alloy used for the braze disc 18. The temperature is lower than the line temperature. It is highly desirable, if not essential, that the brazing material used for the disk 20 of the second braze joint have a liquidus temperature that is lower than the solidus temperature of the first brazing material 18.

このような関係があれば、第２の継手の形成に際し、第
２の継手中に使用されるろう合金の液相線温度より高い
ろう付け温度を使つても第１の継手中に使用されたろう
合金の再融解が起ることはない。かかる温度（すなわち
第２のろう材の液相線温度より高い温度）は、第２のろ
う付け継手の品質を高めるのに役立つのである。上記の
ごとき第１のろう付け操作に際しては、銀を基材とする
ろう材中の少量成分としてスズ、ケイ素、インジウムま
たはそれらの組合せを規定範囲内の割合で使用すれば、
ろう付けのための温度および時間を制限することができ
る。Such a relationship allows the formation of the second joint to be performed using a brazing temperature that is higher than the liquidus temperature of the braze alloy used in the second joint. No remelting of the alloy occurs. Such a temperature (i.e., above the liquidus temperature of the second braze metal) helps to improve the quality of the second braze joint. In the first brazing operation as described above, if tin, silicon, indium, or a combination thereof is used as a minor component in the silver-based brazing material in a proportion within a specified range,
The temperature and time for brazing can be limited.

すなわち、これらの少量成分の１つが規定範囲内の割合
で存在すると、実効融点が純銀の融点よりも実質的に低
くなり、従つてろう付けのために必要な最低温度が下が
るのである。規定の少量成分はいずれもベリリウムとの
金属間化合物を生成しないから、規定範囲内の割合で銀
と合金化されたこれらの少量成分の１つが存在しても金
属間化合物の生成は起らない。銀自体はその融点に近い
高温下ではベリリウムと共にやや脆い相を生成するけれ
ど、上記の少量成分の１つが規定範囲内の割合で存在す
る時には低い温度および短かい時間が使用できるから、
かかる相の生成される程度はそれによつて十分に制限さ
れるように思われる。Ａｇ−ＳｎおよびＡｇ−１ｎ合金
の場合、少量成分の割合の下限は（銀の融点が約９６０
℃であるのに対し）合金の固相線温度を約９００℃に制
限するような最小値として定められている。That is, the presence of one of these minor components in proportions within the specified range will cause the effective melting point to be substantially lower than that of pure silver, thus lowering the minimum temperature required for brazing. Since none of the specified minor components will form an intermetallic compound with beryllium, the presence of one of these minor components alloyed with silver in proportions within the specified range will not result in the formation of an intermetallic compound. . Although silver itself forms a rather brittle phase with beryllium at high temperatures close to its melting point, lower temperatures and shorter times can be used when one of the minor components listed above is present in proportions within the specified range.
The extent to which such phases are formed appears thereby to be significantly limited. For Ag-Sn and Ag-1n alloys, the lower limit for the proportion of minor components is (the melting point of silver is approximately 960
900° C.) is defined as the minimum value that limits the solidus temperature of the alloy to about 900° C.

Ａｇ−Ｓｉ合金の場合には８３０℃で共晶が生成される
が、ケイ素の割合の下限は観とベリリウムとから脆い相
を過度に生成さザることなくろう付けを達成するために
必要な低いレベルにまでＡｇ−Ｓｌ合金の融八範囲を制
限するような最小値として定められ工″いる。Ａｇ−Ｓ
ｎおよびＡｇ−１ｎ合金の場合、少量成分の割合の上限
は脆性の点から見て許容できる概略最大値として定めら
れている。In the case of Ag-Si alloys, a eutectic is formed at 830°C, but the lower limit of the silicon content is necessary to achieve brazing without excessive formation of brittle phases from the perspective of beryllium. It is defined as a minimum value that limits the fusion range of Ag-Sl alloys to low levels.Ag-S
In the case of n and Ag-1n alloys, the upper limit of the proportion of minor components is determined as the approximate maximum value that is permissible from the point of view of brittleness.

なぜなら、かかる上限の付近では、ろう合金の成分間に
おいて多量の脆い相が生成するからである。Ａｇ−Ｓｉ
合金の場合には、ケイ素の割合の上限は銀とベリリウム
とから脆い相を過度に生成させることなくろう付けを達
成するために必要な低いレベルにまでＡｇ−Ｓｉ合金の
融点範囲を制限するような最大値として定められている
。ベリリウムを基材とする部品１０と接触するろう材１
８として（上記のごとき合金ではなく）純銀を使用した
ならば、それを融解してろう付けを達成するためにはず
つと高い温度が必要とされるはずである。This is because, near such an upper limit, a large amount of brittle phase is formed between the components of the brazing alloy. Ag-Si
In the case of alloys, the upper limit on the proportion of silicon is such that it limits the melting range of the Ag-Si alloy to the low levels necessary to achieve brazing without excessive formation of brittle phases from silver and beryllium. It is determined as the maximum value. Brazing material 1 in contact with beryllium-based component 10
If pure silver were used as 8 (rather than an alloy as described above), higher temperatures would be required to melt it and achieve brazing.

上記に指摘された通り、このような高い温度が必要とさ
れかつ高温下で長い時間が要求される結果、継手からの
銀の損失および部品の変形が起ることがある。しかしそ
れ以上に重要なのは、銀とベリリウムとから脆い相が過
度に生成されることがあるという点である。かかる脆い
相は継手の衝撃強さを著しく低下させる。上記に指摘さ
れた通り、スズ、ケイ素またはインジウムが規定範囲内
の割合でろう材中に存在すればこれらの問題は大いに改
善されるのである。第１〜３図に示された特定形状の継
手は好適なものであるけれど、広義に解釈した場合の本
発明ノはこの特定形状に限定されるわけではない。As noted above, the high temperatures required and the long times required at elevated temperatures can result in loss of silver from the joint and deformation of the part. More importantly, however, excessive brittle phases may be formed from silver and beryllium. Such brittle phases significantly reduce the impact strength of the joint. As pointed out above, these problems are greatly ameliorated if tin, silicon or indium is present in the brazing filler metal in proportions within specified ranges. Although the particular shape of the joint shown in FIGS. 1-3 is preferred, the invention in its broadest sense is not limited to this particular shape.

たとえば、第４図に示されるごとく、銀から成る部品１
６を逆カツプ形にすることもできる。このカツプはろう
円板２０および銅から成る部品１２の上端を収容し、そ
れによつて第２のろう付け操作時における部品１６，２
０および１２の相対的な位置決定が効果的に達成される
ことになる。第５および６図には本発明の変形実施例が
示されている。かかる実施例に従えば、ベリリウムを基
材とする部品１０には第１図の場合よりも実質的に深い
凹み１４が設けられる。この凹みは第１図中の円板１８
用として使用されたものと同じ金属（たとえばＡｇ−Ｓ
ｎ，Ａｇ−ＳｉｌまたはＡｇ−Ｉｎ合金）１８で満たさ
れる。第５図の金属１８を導入するには、かかる合金の
円板を凹み１４の中に配置し、次いでかかるサブアセン
ブリを真空炉内において約８５０℃に加熱すればよい。
その結果、円板は融解して凹み１４の内面を濡らす。そ
の後、炉の温度を下げてろう材１８を凝固させれば、ベ
リリウムを基材とする部品１０とろう材との間に強固な
結合が生じ、従つて第５図のサブアセンブリが得られる
。次に、第６図に示されるごとく第５図のサブアセンブ
リを銅から成る部品１２の頂上に載せた後、部品１２お
よび１８の間にはさまれた銀一銅−インジウムろう材の
薄い円板２０を融解させる真空ろう付け操作によつて接
合が行われる。第２のろう付け操作中には、円板２０を
構成するろう材中の銅の一部が銀を基材とする金属１８
の中に拡散するけれど、金属１８は十分に厚いため部品
１０および１８の間の広い水平界面に到達するものは全
くない。その結果、極めて脆い銅一ベリリウム金属間化
合物がかかる界面に生成することは防止されるわけであ
る。For example, as shown in FIG.
6 can also be made into an inverted cup shape. This cup accommodates the solder disk 20 and the upper end of the copper component 12, thereby allowing the components 16, 2 to be removed during the second brazing operation.
0 and 12 relative positioning will effectively be achieved. A modified embodiment of the invention is shown in FIGS. 5 and 6. According to such an embodiment, the beryllium-based component 10 is provided with a recess 14 that is substantially deeper than in FIG. This recess is the disk 18 in Figure 1.
The same metal used for the purpose (e.g. Ag-S
n, Ag-Sil or Ag-In alloy) 18. To introduce the metal 18 of FIG. 5, a disk of such alloy may be placed within the recess 14 and the subassembly may then be heated to approximately 850 DEG C. in a vacuum furnace.
As a result, the disk melts and wets the inner surface of the recess 14. Thereafter, the furnace temperature is lowered to solidify the braze metal 18, creating a strong bond between the beryllium-based component 10 and the braze metal, thus resulting in the subassembly of FIG. The subassembly of FIG. 5 is then placed on top of the copper component 12 as shown in FIG. The joining is accomplished by a vacuum brazing operation in which the plates 20 are melted. During the second brazing operation, some of the copper in the brazing material that makes up the disk 20 is transferred to the silver-based metal 18.
metal 18 is thick enough that none reaches the wide horizontal interface between parts 10 and 18. As a result, extremely brittle copper-beryllium intermetallic compounds are prevented from forming at such interfaces.

好ましくは、第６図に示されるごとく第５図のサブアセ
ンブリを部品１２に接合するのに先立ち、かかるサブア
センブリ中の金属１８の上面な機械加工によつて平滑な
表面が形成される。Preferably, prior to joining the subassembly of FIG. 5 to component 12 as shown in FIG. 6, a smooth surface is formed by top machining of the metal 18 in the subassembly.

この平滑な表面はサブアセンブリを部品１２にろう付け
するのを容易にする。この点から言えば第１および４図
の構成の方が有利である。なぜなら、サブアセンブリの
完成後に部品１６の露出面を機械加工する必要が全くな
いからである。銀から成る部品１６は融解しないので、
ベリリウムを基材とする部品１０に部品１６を接合する
ための第１のろう付け操作を行つてもかかる露出面は平
滑なままに保たれるわけである。第１および４図の実施
例中に銀から成る部品１６が包含されることによるもう
１つの利点は、部品１６がベリリウムを基材とする部品
１０と銅を含有する円板２０との間における効果的な障
壁として働くため、円板２０からの銅がろう材１８を通
つて部品１８および１０の水平界面にまで拡散する可能
性が少くなることにある。This smooth surface facilitates brazing the subassembly to component 12. From this point of view, the configurations shown in FIGS. 1 and 4 are more advantageous. This is because there is no need to machine any exposed surfaces of part 16 after the subassembly is completed. Since the part 16 made of silver does not melt,
This exposed surface remains smooth during the first brazing operation to join component 16 to beryllium-based component 10. Another advantage of the inclusion of silver components 16 in the embodiments of FIGS. Acting as an effective barrier, copper from disk 20 is less likely to diffuse through braze 18 to the horizontal interface of parts 18 and 10.

その結果、銀から成る部品１６の存在により、かかる界
面に脆い銅−ベリリウム金属間化合物が生成することは
一層顕著に防止されるわけである。以上、本発明の特定
の実施例が記載されたが、広義に解釈された本発明から
離脱することなしに各種の変形や変更が可能であること
は当業者にとつて自明であろう。As a result, the presence of the component 16 made of silver significantly prevents the formation of brittle copper-beryllium intermetallic compounds at such interfaces. Although specific embodiments of the present invention have been described above, it will be obvious to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the invention broadly construed.

それ故、前記特許請求の範囲においては本発明の範囲内
に包含されるような全ての変形や変更を包括することが
意図されている。It is therefore intended that the appended claims cover all such modifications and changes as fall within the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例を成するう付け継手の形成時
に使用されるサブアセンブリの断面図、第２図は第１図
のサブアセンブリを用いて本発明のろう付け継手を形成
する際の一工程を示す側面図（一部では断面図）、第３
図はろう付け継手の完成後における第２図の構造物の上
面図、第４図は変形されたろう付け継手を形成する際の
一工程を示す側面図（一部では断面図）、第５図は本発
明の別の実施例を成するう付け継手の形成時に使用され
るサブアセンブリの断面図、そして第６図は第５図のサ
ブアセンブリを用いて変形されたろう付け継手を形成す
る際の一工程を示す側面図（一部では断面図）である。 図中、１０はベリリウムを基材とする第１の部品、１２
は銅を基材とする第２の部品、１４は凹み、１６は銀の
円板、１８は本発明のＡｇ−Ｓｎ，Ａｇ−Ｓ１又はＡｇ
−１ｎろう材の円板、そして２０は従来のろう材の円板
を表わす。FIG. 1 is a sectional view of a subassembly used in forming a soldering joint according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the subassembly of FIG. 1 used to form a brazing joint of the present invention. A side view (in some cases, a cross-sectional view) showing one step in the process, the third
The figure is a top view of the structure shown in Figure 2 after the brazed joint is completed, Figure 4 is a side view (sometimes a cross-sectional view) showing one step in forming a modified brazed joint, and Figure 5. 6 is a cross-sectional view of a subassembly used in forming a brazed joint constituting another embodiment of the invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a modified braze joint formed using the subassembly of FIG. FIG. 2 is a side view (partially a cross-sectional view) showing one step. In the figure, 10 is a first component based on beryllium, 12
14 is a recess, 16 is a silver disk, and 18 is Ag-Sn, Ag-S1 or Ag of the present invention.
-1n disc of braze, and 20 represents a disc of conventional braze.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ ベリリウムから主として成る第１の部品１０および
このろう付け継手の形成時に使用される温度下でベリリ
ウムと共に脆い金属間化合物を生成する金属から主とし
て成る第２の部品１２の間にあつて、（ａ）前記第１の
部品１０と接触しかつそれにろう付けされており、しか
も前記第１の部品１０にろう付けされる直前においては
スズ、ケイ素、インジウム、および２種以上のかかる元
素の組合せから成る群より選ばれた少量成分を含有する
銀から本質的に成つていて、銀−スズ合金の場合ならば
前記スズは合金の重量を基礎として４〜１５（重量）％
の範囲内の割合で存在し、銀−ケイ素合金の場合ならば
前記ケイ素は合金の重量を基礎として１〜５（重量）％
の範囲内の割合で存在し、銀−インジウム合金の場合な
らば前記インジウムは合金の重量を基礎として６〜２５
（重量）％の範囲内の割合で存在し、また前記組合せを
少量成分とする銀合金の場合ならば前記組合せは合金の
固相線温度が６７５〜９００℃となる割合で存在するよ
うなろう合金から構成されている第１の層１８および（
ｂ）６００℃を越える温度下で前記第１の層１８と前記
第２の部品１２との間に形成されたろう付け接合部を構
成している手段２０の両者から成ることを特徴とするろ
う付け継手。 ２ 前記第１の層１８と接触しかつそれにろう付けされ
ており、しかも前記第１の層１８にろう付けされる直前
においては銀から本質的に成るような材料から構成され
ている第２の層１６を追加包含する、特許請求の範囲第
１項記載のろう付け継手。 ３ 前記ろう付け接合部の形成時に使用される温度下で
ベリリウムと共に脆い金属間化合物を生成するような金
属が前記第２の部品１２または前記ろう付け接合部から
前記第１の層１８を通つて前記第１の部品１０と前記第
１の層１８との界面まで多量に拡散するのを妨げるのに
十分な厚さを前記第１の層１８が有している、特許請求
の範囲第１項記載のろう付け継手。 ４ 前記第２の層１６と前記第２の部品１２との間にお
ける前記ろう付け接合部が前記第１の層１８を構成する
ろう合金の固相線温度よりも低い液相線温度を有するろ
う合金を用いて形成されている、特許請求の範囲第２項
記載のろう付け継手。 ５ 前記第２の部品１２を構成する主要金属が銅、ニッ
ケルまたは鉄である、特許請求の範囲第２項記載のろう
付け継手。 ６ 前記第２の部品１２を構成する主要金属が銅である
、特許請求の範囲第２項記載のろう付け継手。 ７ 前記第２の部品１２を構成する主要金属がニツケル
である、特許請求の範囲第２項記載のろう付け継手。 ８ 前記第２の部品１２を構成する主要金属が鉄である
、特許請求の範囲第２項記載のろう付け継手。 ９ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前において
は、前記第１の層１８が銀−スズ合金から本質的に成つ
ている、特許請求の範囲第２項記載のろう付け継手。 １０ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８が合金の重量を基礎として約１
１（重量）％のスズを含有する銀−スズ合金から本質的
に成つている、特許請求の範囲第２項記載のろう付け継
手。 １１ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８が銀−ケイ素合金から本質的に
成つている、特許請求の範囲第２項記載のろう付け継手
。 １２ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８が合金の重量を基礎として約３
（重量）％のケイ素を含有する銀−ケイ素合金から本質
的に成つている、特許請求の範囲第２項記載のろう付け
継手。 １３ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８が銀−インジウム合金から本質
的に成つている、特許請求の範囲第２項記載のろう付け
継手。 １４ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８が合金の重量を基礎として約１
５（重量）％のインジウムを含有する銀−インジウム合
金から本質的に成つている、特許請求の範囲第２項記載
のろう付け継手。 １５ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８がスズ、ケイ素およびインジウ
ムの中から選ばれた２種以上の元素の組合せを含有する
銀合金から本質的に成つている、特許請求の範囲第２項
記載のろう付け継手。 １６ 前記第１の部品１０が真空式回路断続器の接点、
そして前記第２の部品１２がその支持体である、特許請
求の範囲第２項記載のろう付け継手。 １７ 前記第１の部品１０が真空式回路断続器の接点、
そして前記第２の部品１２がその支持体である、特許請
求の範囲第３項記載のろう付け継手。 １８ 前記第１の部品１０が真空式回路断続器の接点、
そして前記第２の部品１２がその支持体である、特許請
求の範囲第４項記載のろう付け継手。 １９ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８が銀−スズ合金から本質的に成
つている、特許請求の範囲第３項記載のろう付け継手。 ２０ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８が銀−ケイ素合金から本質的に
成つている、特許請求の範囲第３項記載のろう付け継手
。 ２１ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８が銀−インジウム合金から本質
的に成つている、特許請求の範囲第３項記載のろう付け
継手。 ２２ 前記第１の部品１０にろう付けされる直前におい
ては、前記第１の層１８がスズ、ケイ素およびインジウ
ムの中から選ばれた２種以上の元素の組合せを含有する
銀合金から本質的に成つている、特許請求の範囲第３項
記載のろう付け継手。 ２３ 前記第２の部品１２を構成する主要金属が銅であ
る、特許請求の範囲第３項記載のろう付け継手。Claims: 1. Between a first component 10 consisting primarily of beryllium and a second component 12 consisting primarily of a metal that forms brittle intermetallic compounds with beryllium at the temperatures used in forming this brazed joint. (a) is in contact with and brazed to the first component 10, and immediately before being brazed to the first component 10, tin, silicon, indium, and two or more kinds of consisting essentially of silver with minor components selected from the group consisting of combinations of such elements, in the case of silver-tin alloys said tin ranging from 4 to 15% (by weight) based on the weight of the alloy;
In the case of a silver-silicon alloy, said silicon is present in a proportion within the range of 1 to 5% (by weight) based on the weight of the alloy.
In the case of a silver-indium alloy, said indium is present in a proportion within the range of 6 to 25% based on the weight of the alloy.
(by weight)%, and in the case of a silver alloy containing the above combination as a minor component, the combination would be present in such a proportion that the solidus temperature of the alloy would be between 675 and 900°C. The first layer 18 and (
b) brazing, characterized in that it consists of both means 20 constituting a brazed joint formed between said first layer 18 and said second component 12 at a temperature exceeding 600°C; Fittings. 2 a second layer in contact with and brazed to said first layer 18 and consisting of a material consisting essentially of silver immediately before being brazed to said first layer 18; The braze joint of claim 1 further comprising a layer 16. 3. A metal that forms a brittle intermetallic compound with beryllium under the temperatures used in forming the brazed joint from the second component 12 or the brazed joint through the first layer 18. Claim 1, wherein the first layer 18 has a thickness sufficient to prevent significant diffusion to the interface between the first component 10 and the first layer 18. Brazed joints as described. 4 the braze joint between the second layer 16 and the second component 12 having a liquidus temperature lower than the solidus temperature of the braze alloy constituting the first layer 18; The brazed joint according to claim 2, which is formed using an alloy. 5. The brazed joint according to claim 2, wherein the main metal constituting the second component 12 is copper, nickel, or iron. 6. The brazed joint according to claim 2, wherein the main metal constituting the second component 12 is copper. 7. The brazed joint according to claim 2, wherein the main metal constituting the second component 12 is nickel. 8. The brazed joint according to claim 2, wherein the main metal constituting the second component 12 is iron. 9. The braze joint of claim 2, wherein immediately before being brazed to the first part 10, the first layer 18 consists essentially of a silver-tin alloy. 10 Immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 has a weight of about 1% based on the weight of the alloy.
3. A brazed joint according to claim 2, consisting essentially of a silver-tin alloy containing 1% (by weight) of tin. 11. The braze joint of claim 2, wherein immediately before being brazed to the first part 10, the first layer 18 consists essentially of a silver-silicon alloy. 12 Immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 has a thickness of about 3
3. A brazed joint according to claim 2, consisting essentially of a silver-silicon alloy containing % (by weight) of silicon. 13. The braze joint of claim 2, wherein immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 consists essentially of a silver-indium alloy. 14 Immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 has a thickness of about 1% based on the weight of the alloy.
3. A brazed joint according to claim 2, consisting essentially of a silver-indium alloy containing 5% (by weight) indium. 15 Immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 is made essentially of a silver alloy containing a combination of two or more elements selected from tin, silicon and indium. A brazed joint according to claim 2, comprising: 16 the first component 10 is a contact of a vacuum circuit interrupter;
The brazing joint according to claim 2, wherein the second component 12 is a support thereof. 17 The first component 10 is a contact of a vacuum circuit interrupter,
The brazed joint according to claim 3, wherein the second component 12 is a support thereof. 18 the first component 10 is a contact of a vacuum circuit interrupter;
The brazing joint according to claim 4, wherein the second component 12 is a support thereof. 19. The braze joint of claim 3, wherein immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 consists essentially of a silver-tin alloy. 20. The braze joint of claim 3, wherein immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 consists essentially of a silver-silicon alloy. 21. The braze joint of claim 3, wherein immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 consists essentially of a silver-indium alloy. 22 Immediately before being brazed to the first component 10, the first layer 18 is made essentially of a silver alloy containing a combination of two or more elements selected from tin, silicon and indium. 4. A brazing joint according to claim 3, which comprises: 23. The brazed joint according to claim 3, wherein the main metal constituting the second component 12 is copper.